(57)【要約】      （修正有）【課題】筒状等の部材両端から突出させた二つのアームを逆方向にひねってねじりを加えるねじりダンパーでは、ねじりだけでなく曲げモーメント等が生じてしまい、ねじりのみを効率よく基材に伝えるものではなかった。またこのねじりダンパーを構造物に取付けた場合、一方向のみにしか対応できず、二方向に応答変位する構造物には効果が十分でなかった。【解決手段】ねじりダンパー１は、ねじり変形が可能である基材２と、連結された主アーム５と補助アーム６で構成された二つ以上のリンク３，４からなる。夫々のリンクは正反異なる方向に回転させて基材２にねじりを与えることができる。リンク３，４は主アーム５と補助アーム６が連結された構成となっているため、基材２に曲げモーメントやせん断力を発生させにくく、効率よく基材にねじりを伝達できる。また基材２と二以上のリンク３，４から構成されるため、二方向の変形に対する追随が可能である。【選択図】図１
2010190255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対する構造物の間に設置され、ねじりによるせん断塑性変形を生じることでエネルギーを吸収するダンパーであって、
ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材と、
基材軸芯を略回転軸とする回転力を、前記基材の所定位置に作用可能な正リンクと、
前記回転力とは反対回りの回転力を、正リンクの回転力作用位置から基材軸方向に離隔を設けた位置に作用可能な反リンクと、を備え、
前記正リンクは、この正リンクによる回転力作用位置で前記基材と回転固定に連結される主アームと、前記基材と回転自由に連結される補助アームとを有し、
前記反リンクは、この反リンクによる回転力作用位置で前記基材と回転固定に連結される主アームと、前記基材と回転自由に連結される補助アームとを有し、
前記正リンクの補助アームは、反リンクの主アームと基材軸方向に重ねられ又は接近して基材に連結され、
前記反リンクの補助アームは、正リンクの主アームと基材軸方向に重ねられ又は接近して基材に連結され、
正リンクの主アームと補助アームは、アーム上の基材連結位置とは異なる所定位置で連結されることにより回転に対して連動し、
反リンクの主アームと補助アームは、アーム上の基材連結位置とは異なる所定位置で連結されることにより回転に対して連動することを特徴とするねじりダンパー。
【請求項２】
請求項１記載のねじりダンパーにおいて、
ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材と、これに連結される正リンクと反リンクとを備え、
前記正リンク及び反リンクは、夫々、一の主アームと一の補助アームの二つのアームから構成され、
同一リンクを構成する二つのアーム同士は、アーム上の所定位置で連結されることを特徴とするねじりダンパー。
【請求項３】
請求項１記載のねじりダンパーにおいて、
基材は、ねじり変形が可能である筒状又は棒状の分割基材がその軸方向に二以上並べられたものであって、これら分割基材同士が基材軸芯を略回転軸とする回転が自由となるように接合されたものであり、
夫々の前記分割基材には、一の正リンクの主アームと、一の反リンクの主アームが連結され、
前記分割基材の接合部を挟んで隣接する二つのアームは、一方が正リンクの主アームで、他方が反リンクの主アームであり、
前記基材に連結された主アームのうち両端の主アームが連結される位置では、一端で正リンクの主アームと反リンクの補助アームが基材に連結され、他端で反リンクの主アームと正リンクの補助アームが基材に連結され、
同一リンクを構成する二つのアーム同士は、アーム上の所定位置で連結されることを特徴とするねじりダンパー。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のねじりダンパーにおいて、
ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材を二以上備え、
夫々の基材には、一又は二以上の正リンクと、一又は二以上の反リンクが連結されて、基材と基材の間が正リンク又は反リンクによって連結され、
同一リンクを構成する二以上のアーム同士は、アーム上の所定位置で二つの基材又は、一の基材と一のアーム連動軸によって連結されることによって、これらのアームが回転に対して連動することを特徴とするねじりダンパー。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のねじりダンパーにおいて、
ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材が、炭素鋼鋼管又は低降伏点鋼鋼管であることを特徴とするねじりダンパー。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のねじりダンパーにおいて、
構造物と取り付け可能な固定部材が、アーム連動軸、基材、主アーム、補助アームのうち一又は二以上に取り付けられたことを特徴とするねじりダンパー。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のねじりダンパーが、相対する一方の構造物と回転自由に連結され、他方の構造物と前記ねじりダンパーが回転自由又は回転固定に連結されて、
前記相対する構造物の間に前記ねじりダンパーが取り付けられたことを特徴とするねじりダンパー連結構造。
【請求項８】
請求項７記載のねじりダンパー連結構造において、
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のねじりダンパーが二以上、前記相対する構造物の間に取り付けられたことを特徴とするねじりダンパー連結構造。
【請求項９】
請求項７又は請求項８記載のねじりダンパー連結構造において、
相対する構造物が、橋梁の上部構造物、下部構造物であり、
ねじりダンパーの基材軸方向が、橋軸直角方向であって略水平方向、橋軸方向であって略水平方向、又は略鉛直方向となるように、
前記ねじりダンパーが、橋梁の上部構造物と下部構造物との間、又は橋梁の上部構造物と上部構造物との間に取り付けられたことを特徴とするねじりダンパー連結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、大規模地震などによって構造系に与えられるエネルギーを吸収するダンパーであり、具体的には、エネルギーをねじりによるせん断塑性変形に変換することによってエネルギー吸収を行うねじりダンパーと、このダンパーが取り付けられた連結構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
兵庫県南部地震以来、橋梁の上部構造と下部構造をはじめとする構造物を大きな外力から守るため、ゴム支承に代表される免震構造をはじめとする対策が種々講じられてきた。ダンパーもその対策のうちの一つであり、構造物に比較的大きな改変を加えることなく取り付けることで、作用する地震力を効果的に低減することができるため、昨今では注目されている対策である。
【０００３】
ダンパーには様々な種類があり、大変形への追随が要求される部位に用いるものとしては、従来ビンガムダンパーやオイルダンパーなどが採用されていた。しかしながら、これらのダンパーは構造が複雑であって取扱いが難しく、また比較的高価であることから、このような問題を解消するダンパーに対する潜在的な需要があった。
【０００４】
鋼材を利用したダンパーは、メンテナンスが容易である、経済性に優れる、長期耐久性に優れる、などの特長を備えているものの、ビンガムダンパーやオイルダンパーほど大変形に追随できる構造のものは少なかった。
鋼材ダンパーの特性を利用する方法としては、軸力、曲げ、せん断力を利用することが考えられるが、軸力（軸圧縮力）を繰り返し作用させる場合には鋼材が座屈を生じやすく、曲げを繰り返し作用させる場合には鋼材の中立軸付近の材料が塑性域まで利用され難いといったような問題がある。
一方、鋼材に繰り返しねじり力を加えてせん断塑性変形させると、座屈が生じにくい、鋼材の全断面を有効に活用できる、といった特徴があり、鋼材を利用したダンパーとしてはねじりダンパーが注目されつつある。この鋼材のねじりダンパーに端を発して、ねじりダンパー全般も注目され、例えば特許文献１のような提案も行われてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１４４４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ねじりダンパーの場合、ねじりを加える必要があることから、軸芯をもつ筒状又は棒状といった部材形状を呈することが多く、その部材の両端（あるいは端に近い箇所）から夫々ひとつのアームを突出させて、これらを相互に逆方向にひねってねじりを加える構造のものが多く、特許文献１もこの構造となっている。
しかし、図１６に示すように筒状（又は棒状）基材の両端に力を加えた場合、ねじりだけでなく曲げモーメントＭやせん断力Ｑが生じてしまい、ねじりのみを効率よく筒状（又は棒状）基材に伝えるものではなかった。
【０００７】
また、特許文献１のダンパーを構造物に取り付けた場合、図１７に示すように、一方向（図では橋軸直角方向）のみにしか対応できず、例えば橋梁のように橋軸直角方向と橋軸方向といった二方向に応答変位する必要がある構造物に対してはその効果が十分でなかった。
【０００８】
本願発明の課題は、このような問題点を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明のねじりダンパーは、相対する構造物の間に設置され、ねじりによるせん断塑性変形を生じることでエネルギーを吸収するダンパーであって、ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材と、基材軸芯を略回転軸とする回転力を、前記基材の所定位置に作用可能な正リンクと、前記回転力とは反対回りの回転力を、正リンクの回転力作用位置から基材軸方向に離隔を設けた位置に作用可能な反リンクと、を備えてなる。
前記正リンクは、この正リンクによる回転力作用位置で前記基材と回転固定に連結される主アームと、前記基材と回転自由に連結される補助アームとを有し、前記反リンクは、この反リンクによる回転力作用位置で前記基材と回転固定に連結される主アームと、前記基材と回転自由に連結される補助アームとを有している。
前記正リンクの補助アームは、反リンクの主アームと基材軸方向に重ねられ又は接近して基材に連結され、前記反リンクの補助アームは、正リンクの主アームと基材軸方向に重ねられ又は接近して基材に連結され、正リンクの主アームと補助アームは、アーム上の基材連結位置とは異なる所定位置で連結されることにより回転に対して連動し、反リンクの主アームと補助アームは、アーム上の基材連結位置とは異なる所定位置で連結される。
【００１０】
本願発明のねじりダンパーは、ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材と、これに連結される正リンクと反リンクとを備え、前記正リンク及び反リンクは、夫々、一の主アームと一の補助アームの二つのアームから構成され、同一リンクを構成する二つのアーム同士は、アーム上の所定位置で連結されたものとすることもできる。
【００１１】
本願発明のねじりダンパーは、基材を、ねじり変形が可能である筒状又は棒状の分割基材がその軸方向に二以上並べられたものであって、これら分割基材同士が基材軸芯を略回転軸とする回転が自由となるように接合されたものとし、夫々の前記分割基材には、一の正リンクの主アームと、一の反リンクの主アームが連結されたものとすることもできる。
この場合、前記分割基材の接合部を挟んで隣接する二つのアームは、一方が正リンクの主アームで、他方が反リンクの主アームであり、前記基材に連結された主アームのうち両端の主アームが連結される位置では、一端で正リンクの主アームと反リンクの補助アームが基材に連結され、他端で反リンクの主アームと正リンクの補助アームが基材に連結され、  同一リンクを構成する二つのアーム同士は、アーム上の所定位置で連結される。
【００１２】
本願発明のねじりダンパーは、ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材を二以上備え、夫々の基材には、一又は二以上の正リンクと、一又は二以上の反リンクが連結されて、基材と基材の間が正リンク又は反リンクによって連結され、同一リンクを構成する二以上のアーム同士は、アーム上の所定位置で二つの基材又は、一の基材と一のアーム連動軸によって連結されることによって、これらのアームが回転に対して連動可能であるものとすることもできる。
【００１３】
本願発明のねじりダンパーは、ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材を炭素鋼鋼管又は低降伏点鋼鋼管とすることもできる。
【００１４】
本願発明のねじりダンパーは、構造物と取り付け可能な固定部材を、アーム連動軸、基材、主アーム、補助アームのうち一又は二以上に取り付けたものとすることもできる。
【００１５】
本願発明ねじりダンパー連結構造は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のねじりダンパーが、相対する一方の構造物と回転自由に連結され、他方の構造物と前記ねじりダンパーが回転自由又は回転固定に連結されて、前記相対する構造物の間に前記ねじりダンパーが取り付けられたものである。
【００１６】
本願発明ねじりダンパー連結構造は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のねじりダンパーが二以上、前記相対する構造物の間に取り付けられたものとすることもできる。
【００１７】
本願発明ねじりダンパー連結構造は、相対する構造物を、橋梁の上部構造物、下部構造物とし、ねじりダンパーの基材軸方向が、橋軸直角方向であって略水平方向、橋軸方向であって略水平方向、又は略鉛直方向となるように、前記ねじりダンパーを、橋梁の上部構造物と下部構造物との間、又は橋梁の上部構造物と上部構造物との間に取り付けたものとすることもできる。
【発明の効果】
【００１８】
本願発明のねじりダンパー及びねじりダンパー連結構造には、次のような効果がある。
（１）筒状又は棒状の基材をダンパーに用いるので、板状のものに比べて座屈しにくく、大きな塑性変形が期待できる。
（２）二以上のアームからなるリンクで基材をねじる（回転力を加える）ので、曲げやせん断力が発生しにくく、効率よく基材にねじりを伝えることができる。
（３）基材と二以上のリンクから構成されるため、二方向の構造物変形（例えば、橋梁であれば橋軸方向と橋軸直角方向）に対する変形追随が可能である。
（４）リンクとリンクの挟角、リンクの寸法や形状や材質、基材の寸法や形状や材質など、自由に選択できるため、抵抗力や変形量が柔軟に設定できる。
（５）構造がシンプルであるため製作や取り付け作業、メンテナンスが容易で、費用の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本願発明のねじりダンパーの斜視図。
【図２】本願発明のねじりダンパーの側面図。
【図３】本願発明のねじりダンパーの平面図。
【図４】（ａ）は補助アームと主アームの連結をボルト形式とした場合の説明図、（ｂ）は補助アームと主アームの連結をせん断キー形式とした場合の説明図。
【図５】本願発明のねじりダンパーを構造物に取り付けたねじりダンパー連結構造図。
【図６】本願発明のねじりダンパーを鉛直面に配置して上部構造と下部構造の間に取り付けたねじりダンパー連結構造図。
【図７】本願発明のねじりダンパーを水平面に配置して上部構造と下部構造の間に取り付けたねじりダンパー連結構造図。
【図８】本願発明のねじりダンパーを鉛直面に配置して上部構造同士の間に取り付けたねじりダンパー連結構造図。
【図９】本願発明のねじりダンパーを水平面に配置して上部構造同士の間に取り付けたねじりダンパー連結構造図。
【図１０】本願発明のねじりダンパーの両端を回転自由として構造物に取り付けたねじりダンパー連結構造図。
【図１１】本願発明のねじりダンパーの両端を一方が回転自由で他方が回転固定として構造物に取り付けたねじりダンパー連結構造図。
【図１２】基材軸方向にアームを３つ重ねてリンクとした本願発明のねじりダンパーの側面図。
【図１３】３つのリンクを直列につなげた本願発明のねじりダンパーの平面図。
【図１４】４つのリンクを矩形となるようにつなげた本願発明のねじりダンパーの平面図。
【図１５】左右のリンクを構成するアームの長さが異なる本願発明のねじりダンパーの平面図。
【図１６】従来のダンパーの作用を説明する説明図。
【図１７】従来のダンパーを構造物に取り付けたときに一方向の力に対応することを説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（実施形態１）
本願発明のねじりダンパー及びねじりダンパー連結構造の一実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
図１は本願発明のねじりダンパー１の斜視図で、図２はその側面図、図３はその平面図である。
図１に示すようにねじりダンパー１は、基材２の左右に二つのリンクが連結されている。基材２には鋼管を用いることができるが、材質は鋼材に限らず樹脂製などねじりによって塑性変形を生じるものであれば利用することができる。また、鋼材としては通常の炭素鋼に限らず、塑性変形量が大きい低降伏点鋼材を利用することもできる。
基材２の形状は鋼管のような筒状に限らず、中実の円筒状や棒状などのものでもよく、また断面形状も円形、楕円形、矩形、多角形など任意の形状を選択できるが、回転力が加えられるとねじりを発生しやすい形状が好ましい。
【００２１】
基材２には、右リンク３（図２の右側）と左リンク４（図２の左側）が、基材２の軸芯Ｃに対して略垂直となる方向に連結されている。また、右リンク３と左リンク４は、図３に示すように基材２を起点に夫々放射状に伸びており、右リンク３と左リンク４には挟角θが生じている。この挟角θは基材２にねじりを加えるために必要なもので、０度＜θ＜１８０度が望ましく、さらにダンパーの効果を上げるためには６０度＜θ＜１２０度であることがより望ましい。
【００２２】
右リンク３は主アーム５と補助アーム６から構成され、同様に左リンク４は補助アーム７と主アーム８から構成されている。図１〜図３ではこれらのアームが、横長で肉薄であるプレート状の形状を呈しているが、肉厚のものや棒状のもの、あるいは横長でないものなど、任意の形状とすることができる。
右リンク３の主アーム５と左リンク４の補助アーム７は、基材２の上端に位置する接合部９で双方のアームが重ねられて連結されている。なお図２では、接合部９において主アーム５の上に補助アーム７が重ねられているが、主アーム５と補助アーム７との間（基材２の軸方向）に隙間をあけて、防錆材や緩衝材あるいは潤滑材（補助アームの回転を円滑に促すもの）などを介装させることができる。
【００２３】
右リンク３の主アーム５は接合部９において、軸芯Ｃまわりの回転（基材２の軸芯Ｃを回転軸とする回転）が拘束されるように基材２と連結されている。この連結方法は、溶接などの手段を採用することができるが、回転が拘束されれば、他の方向（基材２の軸方向や軸角方向）は拘束されなくてもよく、連結手段も溶接には限らない。
【００２４】
左リンク４の補助アーム７は、接合部９において軸芯Ｃまわりの回転が自由であるように基材２と連結されている。この連結方法は、図４（ａ）に示すように、補助アーム７と主アーム５の先端に夫々所定の孔を設け、これらの孔にボルト１１を挿入するボルト形式やピンを挿入するピン形式を採用することができる。この場合、補助アーム７がボルト１１から抜けないようにナット１２とワッシャ１３で固定することが望ましく、ピン形式の場合も同様の抜け落ち防止を施すことが望ましい。
また、接合部９における補助アーム７の連結方法は、図４（ｂ）に示すようにせん断キー方式を採ることもできる。すなわち、主アーム５の上方に円筒状の突起１４を突設させてその突起１４部分に所定の孔を設け、補助アーム７の先端には突起１４が挿入できるだけの孔を設け、補助アーム７の先端孔に突起１４を嵌合させた状態で、せん断キー１５を突起１４の孔に嵌合させる。これにより、補助アーム７は主アーム５と回転自由に連結され、主アーム５と基材２が回転を拘束するように連結されているため補助アーム７は基材２とも回転自由に連結される。
【００２５】
右リンク３の補助アーム６と左リンク４の主アーム８は、基材２の下端に位置する接合部１０で双方のアームが重ねられて連結されている。なお図２では、接合部１０において主アーム８の下に補助アーム６が重ねられているが、主アーム８と補助アーム６との間（基材２の軸方向）に隙間をあけて防錆材や緩衝材あるいは潤滑材などを介装させることができる。
【００２６】
左リンク４の主アーム８は、基材２を起点として、同一リンク（左リンク４）内の補助アーム７と同方向に伸びている。また主アーム８は、接合部１０において、接合部９における右リンク３の主アーム５と同様、溶接その他の手段によって、軸芯Ｃまわりの回転が拘束されるように基材２と連結されている。
【００２７】
右リンク３の補助アーム６は、基材２を起点として、同一リンク（右リンク３）内の主アーム５と同方向に伸びている。また補助アーム６は、接合部１０において、接合部９における左リンク４の補助アーム７と同様、ボルト形式、ピン形式、せん断キー方式その他の手段によって、軸芯Ｃまわりの回転が自由であるように基材２と連結されている。
【００２８】
図２に示すように、右リンク３内で上下に対向配置された主アーム５と補助アーム６は、連結部９とは異なる位置（連結部９から離隔を設けた位置）で、アーム連動軸１６によって連結されている。これによって、主アーム５に軸芯Ｃまわりに回転させる力（図５の回転力ＦＲ）がはたらくと、それに伴って補助アーム６にも回転力ＦＲと同様の力が作用し、主アーム５と補助アーム６は連動して軸芯Ｃまわりに回転しようとする。また、補助アーム６に回転力ＦＲがはたらく場合も同様に、主アーム５と補助アーム６が連動して軸芯Ｃまわりに回転しようとする。
【００２９】
同様に、左リンク４内で上下に対向配置された主アーム８と補助アーム７は、右リンク３と同様に、連結部９とは異なる位置（連結部９から離隔を設けた位置）で、アーム連動軸１６によって連結されている。これによって、軸芯Ｃ回りの回転力（図５の回転力ＦＬ）が主アーム８又は補助アーム７のどちらか一方（両方の場合も同じ）に作用した場合、主アーム８又は補助アーム７は連動して軸芯Ｃまわりに回転しようとする。
【００３０】
なお、アーム連動軸１６と主アーム５、補助アーム６との連結、アーム連動軸１６と主アーム８、補助アーム７との連結は、ピン結合とすることも、ボルト結合や溶接による結合とすることもできる。
【００３１】
図５に示すように、ねじりダンパー１には、構造物１７に取り付けるための固定部材１８が備えられる。この固定部材１８は、構造物１７に取り付けるためのボルト類、ボルト孔などを持つ鋼製ブラケットとするなど、従来からあるものを利用することができる。この固定部材１８は、アーム連動軸１６でピン結合したり、直接アームに溶接固定したり、その他冶具を介してボルト固定するなどによって、ねじりダンパー１と回転自由にあるいは回転固定に取り付けられる。
【００３２】
（実施形態１の作用）
図５に基づいて、ねじりダンパー１が構造物１７に連結された場合の作用について説明する。
構造物１７に取り付けられたねじりダンパー１が、矢印ａ又はｂ方向に地震水平力を受けると、右リンク３と左リンク４は回転力を受ける。すなわち、右リンク３が矢印ａ方向に地震力を受けると反時計回りの回転力ＦＲを受け、矢印ｂ方向に地震力を受けると時計回りの回転力ＦＲを受ける。同様に、左リンク４が矢印ａ方向に地震力を受けると反時計回りの回転力ＦＬを受け、矢印ｂ方向に地震力を受けると時計回りの回転力ＦＬを受ける。
【００３３】
上記のとおり、ねじりダンパー１が取り付けられた二つの構造物１７が、固有振動数の相違などの理由から異なる方向（例えば一方が矢印ａ方向で、他方が矢印ｂ方向）に揺れると、右リンク３と左リンク４は異なる方向（時計回りと反時計回り）の回転力ＦＲ、ＦＬを受けることになる。
【００３４】
右リンク３が時計回りの回転力ＦＲを受けると、主アーム５と補助アーム６も同方向の回転力ＦＲを受けて、両アームは連動して同方向に回転しようとするが、主アーム５が基材２に回転力ＦＲを伝達するのに対して、回転自由に連結された補助アーム６は基材２に回転力ＦＲを伝達しない。
同様に、左リンク４が反時計回りの回転力ＦＬを受けると、主アーム８と補助アーム７も同方向の回転力ＦＬを受けて、両アームは連動して同方向に回転しようとするが、主アーム８が基材２に回転力ＦＬを伝達するのに対して、回転自由に連結された補助アーム７は基材２に回転力ＦＬを伝達しない。
【００３５】
すなわち右リンク３の主アーム５は、接合部９（図２の上端部）において基材２を時計回りに回転させようとし、左リンク４の主アーム８は、接合部１０（図２の下端部）において基材２を反時計回りに回転させようとする。このように、基材２の軸方向に離れた２箇所で異なる方向（時計回りと反時計回り）に回転力ＦＲ、ＦＬを加えることで、基材２にねじりが生じる。
【００３６】
このとき、右リンク３の主アーム５と補助アーム６は、アーム連動軸１６の効果で連動して（主アーム５に補助アーム６が添えられるように）回転しようとし、同じく左リンク４の主アーム８と補助アーム７は、アーム連動軸１６の効果で連動して（主アーム８に補助アーム７が添えられるように）回転しようとする。従来は、基材２の両端で主アーム５、８のみによって回転させようとするため、基材２に曲げやせん断力が発生していたが、本願発明のねじりダンパー１では補助アーム６（７）の存在が基材２の曲げを抑制し、主アーム５と補助アーム７（主アーム８と補助アーム６）の双方の力を打ち消しあうことで基材２へのせん断力も抑制するため、左右リンク３、４は構造物１７から受ける外力を効率的に回転力に変換することができる。
【００３７】
（実施形態１の使用例）
図６〜図９は、構造物の例として橋梁の上部構造、下部構造に本願発明のねじりダンパー１を取り付けたねじりダンパー連結構造を示す図である。
図６では、橋桁などの上部構造１９と橋脚や橋台などの下部構造２０との間にねじりダンパー１を取り付けており、ねじりダンパー１の取り付け方向は基材２の軸方向が橋軸直角方向であって水平方向（すなわちアームが橋軸方向の鉛直面となる方向）となるように配置されている。この場合ねじりダンパー１は、上部構造１９と下部構造２０の橋軸方向の相対変位を基材２のねじりに変換してエネルギーを吸収することが可能であり、上部構造１９と下部構造２０の鉛直方向の相対変位にも対応することができる。
【００３８】
図７でも同じく、上部構造１９と下部構造２０との間にねじりダンパー１を取り付けているが、図６とは異なり、ねじりダンパー１の取り付け方向が基材２の軸方向が鉛直方向（すなわちアームが橋軸方向の水平面となる方向）となるように配置されている。この場合ねじりダンパー１は、上部構造１９と下部構造２０の橋軸方向の相対変位を基材２のねじりに変換してエネルギーを吸収することが可能であり、上部構造１９と下部構造２０の橋軸直角方向の相対変位にも対応することができる。
【００３９】
図８では、上部構造１９と上部構造１９との間にねじりダンパー１を取り付けており、ねじりダンパー１の取り付け方向は基材２の軸方向が橋軸直角方向であって水平方向（すなわちアームが橋軸方向の鉛直面となる方向）となるように配置されている。この場合ねじりダンパー１は、両上部構造１９の橋軸方向の相対変位を基材２のねじりに変換してエネルギーを吸収することが可能であり、両上部構造１９の鉛直方向の相対変位にも対応することができる。
【００４０】
図９でも同じく、上部構造１９と上部構造１９との間にねじりダンパー１を取り付けているが、図８とは異なり、ねじりダンパー１の取り付け方向は基材２の軸方向が鉛直方向（すなわちアームが橋軸方向の水平面となる方向）となるように配置されている。この場合ねじりダンパー１は、両上部構造１９の橋軸方向の相対変位を基材２のねじりに変換してエネルギーを吸収することが可能であり、上両上部構造１９の橋軸直角方向の相対変位にも対応することができる。
【００４１】
ねじりダンパー１は、上部構造１９と下部構造２０との間、又は上部構造１９と上部構造１９との間に、基材２の軸方向が橋軸方向であって水平方向（すなわちアームが橋軸直角方向の鉛直面となる方向）となるような配置で取り付けることもできる。
この場合ねじりダンパー１は、上部構造１９と下部構造２０（又は上部構造１９と上部構造１９）の橋軸直角方向の相対変位を基材２のねじりに変換してエネルギーを吸収することが可能であり、上部構造１９と下部構造２０（又は上部構造１９と上部構造１９）の鉛直方向の相対変位にも対応することができる。
【００４２】
ねじりダンパー１は、図１０に示すように、双方の構造物１７にピン結合とするなど回転自由に取り付けることができる。この場合は、図に示す矢印方向に対応して相対変位を基材２のねじりに変換し、エネルギーを吸収することが可能である。
【００４３】
ねじりダンパー１は、図１１に示すように、一方の構造物１７にはピン結合など回転自由に取り付け、他方の構造物１７には回転を拘束するように取り付けることができる。この場合は、図に示す矢印２方向に対応して相対変位を基材２のねじりに変換し、エネルギーを吸収することが可能である。
【００４４】
（実施形態２）
本願発明のねじりダンパー及びねじりダンパー連結構造の他の実施形態を図１２に基づいて説明する。この実施形態は、右リンク３と左リンク４の夫々が三つのアームから構成されたねじりダンパーを説明するための実施形態であって、基本的手順は実施形態１と共通する。なお、ここでは右リンク３と左リンク４の夫々が三つのアームから構成されたねじりダンパーを説明しているが、四つ以上のアームで構成される場合も基本的な構造は同様である。
【００４５】
図１２に示すねじりダンパーも実施形態１と同様、基材２と右リンク３と左リンク４から構成されている。
基材２は、上段に分割基材２ａ、下段に分割基材２ａが重ねられて接合されたものである。また、右リンク３は三つのアームから、左リンク４も三つのアームから構成されている。
【００４６】
分割基材２ａには、上端に右リンク３の主アーム５が基材２の軸芯Ｃ（図２）まわりの回転が拘束されるように基材２と連結されており、下端に左リンク４の主アーム８が軸芯Ｃまわりの回転が拘束されるように基材２と連結されている。
分割基材２ｂも、分割基材２ａと同様、上端に右リンク３の主アーム５が軸芯Ｃまわりの回転が拘束されるように基材２と連結されており、下端に左リンク４の主アーム８が軸芯Ｃまわりの回転が拘束されるように基材２と連結されている。
【００４７】
分割基材２ａと分割基材２ｂが突合わされて接合される箇所（接合箇所２ｃ）で、二つの分割基材２ａ、２ｂは軸芯Ｃまわりの回転が相対的に自由となるように接合される。この接合方法としては、ボルト形式やピン形式などによって分割基材２ａと分割基材２ｂを直接接合する方法や、分割基材２ａの主アーム８と分割基材２ｂの主アーム５を回転自由となるように接合する方法や、分割基材２ａの主アーム８と分割基材２ｂ、又は分割基材２ａと分割基材２ｂの主アーム５とを回転自由となるように接合する方法がある。分割基材２ａと主アーム８、分割基材２ｂと主アーム５は、軸芯Ｃまわりの回転が拘束されるように連結されているため、分割基材２ａの主アーム８と分割基材２ｂ（分割基材２ａと分割基材２ｂの主アーム５）、あるいは主アーム５と主アーム８を回転自由に接合しても、結果的に分割基材２ａと分割基材２ｂとは、は軸芯Ｃまわりの回転が相対的に自由となるように接合される。
【００４８】
図１２では、分割基材２ａの主アーム８と、分割基材２ｂの主アーム５が、接合箇所２ｃで基材２の軸方向に重ねられて分割基材２ａと分割基材２ｂが接合されているが、主アーム８と主アーム５の間に、防錆材等を介装させる程度に隙間をあけて（接近させて）、分割基材２ａと分割基材２ｂが接合されてもよい。
また、図１２では分割２ａと分割２ｂの寸法や形状が、略同じものを用いているが、これらの形状、寸法、または材質が異なっているものでも構わない。
【００４９】
基材２の最上段に連結された主アーム５（分割基材２ａに連結された右リンク３の主アーム５）が連結された位置では、左リンク４の補助アーム７が、基材２の軸芯Ｃ（図２）まわりの回転が自由となるように基材２と連結されている。同様に、基材２の最下段に連結された主アーム８（分割基材２ｂに連結された左リンク４の主アーム８）が連結された位置では、右リンク３の補助アーム６が、軸芯Ｃまわりの回転が自由となるように基材２と連結されている。
【００５０】
右リンク３の主アーム５と左リンク４の補助アーム７とは、基材２ａの上端で双方のアームが重ねられて連結されている。なお図１２では、主アーム５の上に補助アーム７が重ねられているが、主アーム５と補助アーム７との間（基材２の軸方向）に隙間をあけて防錆材や緩衝材あるいは潤滑材などを介装させることができる。
【００５１】
同様に、右リンク３の補助アーム６と左リンク４の主アーム８は、基材２ｂの下端で双方のアームが重ねられて連結されている。なお図１２では、主アーム８の下に補助アーム６が重ねられているが、主アーム８と補助アーム６との間（基材２の軸方向）に隙間をあけて防錆材や緩衝材あるいは潤滑材などを介装させることができる。
【００５２】
右リンク３内で上下に対向配置された主アーム５、主アーム５、補助アーム６は、基材２から離隔を設けた位置で、アーム連動軸１６によって連結される。左リンク４内で上下に対向配置された補助アーム７、主アーム８、主アーム８も同様に、基材２から離隔を設けた位置で、アーム連動軸１６によって連結される。
【００５３】
リンクを構成するアームの数は４以上であってもよく、この場合、アームの数をｎとすると、ｎ−１の数の分割リンクが重ねられて基材２を構成することとなる。分割リンク同士が接合される夫々の接合箇所では、この接合箇所を挟んで右リンク３の主アーム５と左リンク４の主アーム８が隣接する。図１２に基づいて説明すると、主アーム５、８が夫々ｎ−１箇所、補助アーム６、７が１箇所、接合箇所２ｃがｎ−１箇所に設けられ、夫々の接合箇所２ｃでは、右リンク３の主アーム５と左リンク４の主アーム８の組み合わせでアームが連結されている。
【００５４】
図１２に示すねじりダンパーの作用を図に基づいて説明する。
右リンク３と左リンク４に夫々反対向きの回転力（軸芯ｃ回り）が作用すると、分割基材２ａ、２ｂにはねじりが生じる。すなわち、分割基材２ａは右リンク最上段の主アーム５と左リンク４の中段の主アーム８によってねじりが加えられ、分割基材２ｂは右リンク中段の主アーム５と左リンク４の最下段の主アーム８によってねじりが加えられる。分割基材２ａにねじりを加えるとき、右リンク３にとって中段の主アーム５と補助アーム６は補助アームの役割を持ち、左リンク４にとって最下段の主アーム８と補助アーム７は補助アームの役割を持つ。同様に、分割基材２ｂにねじりを加えるとき、右リンク３にとって最上段の主アーム５と補助アーム６は補助アームの役割を持ち、左リンク４にとって中段の主アーム８と補助アーム７は補助アームの役割を持つ。
【００５５】
（その他の実施形態）
本願発明のねじりダンパー及びねじりダンパー連結構造のその他の実施形態を説明する。この実施形態は、他のダンパー形状を説明するための実施形態であって、基本的手順は実施形態１及び実施形態２と共通する。
図１３のねじりダンパーは、二つの基材２の間に中央リンク２１を連結し、夫々の基材２に端部リンク２２を連結したものである。端部リンク２２は、基材２と連結していない端部において、アーム連動軸１６によってリンク内のアームが連結されている。なお、リンクの構成やアームの連結手段は、実施形態１又は実施形態２と同様である。
図１３のねじりダンパーは、端部アーム２２、中央アーム２１、端部アーム２２が直列につながれたものであるが、ねじりダンパーを端部アーム２２と２以上の中央アーム２１が直列につながれたものとしてもよい。
【００５６】
図１４のねじりダンパーは、四つの環リンク２３が環状につながれており、夫々の環リンク２３は両端で基材２とアーム連動軸１６によって連結されている。この環状につながれたねじりダンパーをさらに組み合わせたものでもよく、その場合、環状のねじりダンパー同士を連結する環リンク２３の端部は基材２とすることもできる。このように、一つの基材２には、二つのリンクを連結する場合に限らず、三つ以上のリンクを連結することもできる。
【００５７】
図１５のねじりダンパーは、基材２に連結される二つリンクの長さが異なる例であるが、長さだけでなく形状を変えたものでも、材質を変えたものでもよい。さらに、図１３〜図１５に示すねじりダンパーを種々組み合わせて使用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本願発明のねじりダンパー及びねじりダンパー連結構造は、橋梁の上部構造物や下部構造物に限られず、ビル等の建築構造物など、種々の構造物間の間に取り付けて応用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  ねじりダンパー
２  基材
２ａ  分割基材
２ｂ  分割基材
２ｃ  接合箇所
３  右リンク
４  左リンク
５  （右リンクの）主アーム
６  （右リンクの）補助アーム
７  （左リンクの）補助アーム
８  （左リンクの）主アーム
９  （上端の）接合部
１０  （下端の）接合部
１１  ボルト
１２  ナット
１３  ワッシャ
１４  突起
１５  せん断キー
１６  アーム連動軸
１７  構造物
１８  固定部材
１９  上部構造
２０  下部構造
２１  中央リンク
２２  端部リンク
２３  環リンク
【図１】
2010190255.tif 000003
【図２】
2010190255.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年6月5日(2009.6.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、大規模地震などによって構造系に与えられるエネルギーを吸収するダンパーであり、具体的には、エネルギーをねじりによるせん断塑性変形に変換することによってエネルギー吸収を行うねじりダンパーと、このダンパーが取り付けられた連結構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
兵庫県南部地震以来、橋梁の上部構造と下部構造をはじめとする構造物を大きな外力から守るため、ゴム支承に代表される免震構造をはじめとする対策が種々講じられてきた。ダンパーもその対策のうちの一つであり、構造物に比較的大きな改変を加えることなく取り付けることで、作用する地震力を効果的に低減することができるため、昨今では注目されている対策である。
【０００３】
ダンパーには様々な種類があり、大変形への追随が要求される部位に用いるものとしては、従来ビンガムダンパーやオイルダンパーなどが採用されていた。しかしながら、これらのダンパーは構造が複雑であって取扱いが難しく、また比較的高価であることから、このような問題を解消するダンパーに対する潜在的な需要があった。
【０００４】
鋼材を利用したダンパーは、メンテナンスが容易である、経済性に優れる、長期耐久性に優れる、などの特長を備えているものの、ビンガムダンパーやオイルダンパーほど大変形に追随できる構造のものは少なかった。
鋼材ダンパーの特性を利用する方法としては、軸力、曲げ、せん断力を利用することが考えられるが、軸力（軸圧縮力）を繰り返し作用させる場合には鋼材が座屈を生じやすく、曲げを繰り返し作用させる場合には鋼材の中立軸付近の材料が塑性域まで利用され難いといったような問題がある。
一方、鋼材に繰り返しねじり力を加えてせん断塑性変形させると、座屈が生じにくい、鋼材の全断面を有効に活用できる、といった特徴があり、鋼材を利用したダンパーとしてはねじりダンパーが注目されつつある。この鋼材のねじりダンパーに端を発して、ねじりダンパー全般も注目され、例えば特許文献１のような提案も行われてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１４４４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ねじりダンパーの場合、ねじりを加える必要があることから、軸芯をもつ筒状又は棒状といった部材形状を呈することが多く、その部材の両端（あるいは端に近い箇所）から夫々ひとつのアームを突出させて、これらを相互に逆方向にひねってねじりを加える構造のものが多く、特許文献１もこの構造となっている。
しかし、図１６に示すように筒状（又は棒状）基材の両端に力を加えた場合、ねじりだけでなく曲げモーメントＭやせん断力Ｑが生じてしまい、ねじりのみを効率よく筒状（又は棒状）基材に伝えるものではなかった。
【０００７】
また、特許文献１のダンパーを構造物に取り付けた場合、図１７に示すように、一方向（図では橋軸直角方向）のみにしか対応できず、例えば橋梁のように橋軸直角方向と橋軸方向といった二方向に応答変位する構造物に対してはその効果が十分でなかった。
【０００８】
本願発明の課題は、このような問題点を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明のねじりダンパーは、相対する構造物の間に設置され、ねじりによるせん断塑性変形を生じることでエネルギーを吸収するダンパーであって、ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材と、基材軸芯を略回転軸とする回転力を、前記基材の所定位置に作用可能な正リンクと、前記回転力とは反対回りの回転力を、正リンクの回転力作用位置から基材軸方向に離隔を設けた位置に作用可能な反リンクと、を備えてなる。
前記正リンクは、この正リンクによる回転力作用位置で前記基材と回転固定に連結される主アームと、前記基材と回転自由に連結される補助アームとを有し、前記反リンクは、この反リンクによる回転力作用位置で前記基材と回転固定に連結される主アームと、前記基材と回転自由に連結される補助アームとを有している。
前記正リンクの補助アームは、反リンクの主アームと基材軸方向に重ねられ又は接近して基材に連結され、前記反リンクの補助アームは、正リンクの主アームと基材軸方向に重ねられ又は接近して基材に連結され、正リンクの主アームと補助アームは、アーム上の基材連結位置から離隔を設けた位置で連結されることにより回転に対して連動し、反リンクの主アームと補助アームは、アーム上の基材連結位置から離隔を設けた位置で連結される。
【００１０】
本願発明のねじりダンパーは、ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材と、これに連結される正リンクと反リンクとを備え、前記正リンク及び反リンクは、夫々、一の主アームと一の補助アームの二つのアームから構成され、同一リンクを構成する二つのアーム同士は、アーム上の基材連結位置から離隔を設けた位置で連結されたものとすることもできる。
【００１１】
本願発明のねじりダンパーは、基材を、ねじり変形が可能である筒状又は棒状の分割基材がその軸方向に二以上並べられたものであって、これら分割基材同士が基材軸芯を略回転軸とする回転が自由となるように接合されたものとし、夫々の前記分割基材には、一の正リンクの主アームと、一の反リンクの主アームが連結されたものとすることもできる。
この場合、前記分割基材の接合部を挟んで隣接する二つのアームは、一方が正リンクの主アームで、他方が反リンクの主アームであり、前記基材に連結された主アームのうち両端の主アームが連結される位置では、一端で正リンクの主アームと反リンクの補助アームが基材に連結され、他端で反リンクの主アームと正リンクの補助アームが基材に連結され、  同一リンクを構成する二以上の主アーム及び補助アームは、アーム上の基材連結位置から離隔を設けた位置で連結される。
【００１２】
本願発明のねじりダンパーは、ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材を二以上備え、夫々の基材には、一又は二以上の正リンクと、一又は二以上の反リンクが連結されて、基材と基材の間が正リンク又は反リンクによって連結され、同一リンクを構成する主アームと補助アームは、アーム上で二つの基材又は、一の基材と一のアーム連動軸によって連結されることによって、これらのアームが回転に対して連動可能であるものとすることもできる。
【００１３】
本願発明のねじりダンパーは、ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材を炭素鋼鋼管又は低降伏点鋼鋼管とすることもできる。
【００１４】
本願発明のねじりダンパーは、構造物と取り付け可能な固定部材を、アーム連動軸、基材、主アーム、補助アームのうち一又は二以上に取り付けたものとすることもできる。
【００１５】
本願発明ねじりダンパー連結構造は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のねじりダンパーが、相対する一方の構造物と回転自由に連結され、他方の構造物と前記ねじりダンパーが回転自由又は回転固定に連結されて、前記相対する構造物の間に前記ねじりダンパーが取り付けられたものである。
【００１６】
本願発明ねじりダンパー連結構造は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のねじりダンパーが二以上、前記相対する構造物の間に取り付けられたものとすることもできる。
【００１７】
本願発明ねじりダンパー連結構造は、相対する構造物を、橋梁の上部構造物、下部構造物とし、ねじりダンパーの基材軸方向が、橋軸直角方向であって略水平方向、橋軸方向であって略水平方向、又は略鉛直方向となるように、前記ねじりダンパーを、橋梁の上部構造物と下部構造物との間、又は橋梁の上部構造物と上部構造物との間に取り付けたものとすることもできる。
【発明の効果】
【００１８】
本願発明のねじりダンパー及びねじりダンパー連結構造には、次のような効果がある。
（１）筒状又は棒状の基材をダンパーに用いるので、板状のものに比べて座屈しにくく、大きな塑性変形が期待できる。
（２）二以上のアームからなるリンクで基材をねじる（回転力を加える）ので、曲げやせん断力が発生しにくく、効率よく基材にねじりを伝えることができる。
（３）基材と二以上のリンクから構成されるため、二方向の構造物変形（例えば、橋梁であれば橋軸方向と橋軸直角方向）に対する変形追随が可能である。
（４）リンクとリンクの挟角、リンクの寸法や形状や材質、基材の寸法や形状や材質など、自由に選択できるため、抵抗力や変形量が柔軟に設定できる。
（５）構造がシンプルであるため製作や取り付け作業、メンテナンスが容易で、費用の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本願発明のねじりダンパーの斜視図。
【図２】本願発明のねじりダンパーの側面図。
【図３】本願発明のねじりダンパーの平面図。
【図４】（ａ）は補助アームと主アームの連結をボルト形式とした場合の説明図、（ｂ）は補助アームと主アームの連結をせん断キー形式とした場合の説明図。
【図５】本願発明のねじりダンパーを構造物に取り付けたねじりダンパー連結構造図。
【図６】本願発明のねじりダンパーを鉛直面に配置して上部構造と下部構造の間に取り付けたねじりダンパー連結構造図。
【図７】本願発明のねじりダンパーを水平面に配置して上部構造と下部構造の間に取り付けたねじりダンパー連結構造図。
【図８】本願発明のねじりダンパーを鉛直面に配置して上部構造同士の間に取り付けたねじりダンパー連結構造図。
【図９】本願発明のねじりダンパーを水平面に配置して上部構造同士の間に取り付けたねじりダンパー連結構造図。
【図１０】本願発明のねじりダンパーの両端を回転自由として構造物に取り付けたねじりダンパー連結構造図。
【図１１】本願発明のねじりダンパーの両端を一方が回転自由で他方が回転固定として構造物に取り付けたねじりダンパー連結構造図。
【図１２】基材軸方向にアームを３つ重ねてリンクとした本願発明のねじりダンパーの側面図。
【図１３】３つのリンクを直列につなげた本願発明のねじりダンパーの平面図。
【図１４】４つのリンクを矩形となるようにつなげた本願発明のねじりダンパーの平面図。
【図１５】左右のリンクを構成するアームの長さが異なる本願発明のねじりダンパーの平面図。
【図１６】従来のダンパーの作用を説明する説明図。
【図１７】従来のダンパーを構造物に取り付けたときに一方向の力に対応することを説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（実施形態１）
本願発明のねじりダンパー及びねじりダンパー連結構造の一実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
図１は本願発明のねじりダンパー１の斜視図で、図２はその側面図、図３はその平面図である。
図１に示すようにねじりダンパー１は、基材２の左右に二つのリンクが連結されている。基材２には鋼管を用いることができるが、材質は鋼材に限らず樹脂製などねじりによって塑性変形を生じるものであれば利用することができる。また、鋼材としては通常の炭素鋼に限らず、塑性変形量が大きい低降伏点鋼材を利用することもできる。
基材２の形状は鋼管のような筒状に限らず、中実の円筒状や棒状などのものでもよく、また断面形状も円形、楕円形、矩形、多角形など任意の形状を選択できるが、回転力が加えられるとねじりを発生しやすい形状が好ましい。
【００２１】
基材２には、右リンク３（図２の右側）と左リンク４（図２の左側）が、基材２の軸芯Ｃに対して略垂直となる方向に連結されている。また、右リンク３と左リンク４は、図３に示すように基材２を起点に夫々放射状に伸びており、右リンク３と左リンク４には挟角θが生じている。この挟角θは基材２にねじりを加えるために必要なもので、０度＜θ＜１８０度が望ましく、さらにダンパーの効果を上げるためには６０度＜θ＜１２０度であることがより望ましい。
【００２２】
右リンク３は主アーム５と補助アーム６から構成され、同様に左リンク４は補助アーム７と主アーム８から構成されている。図１〜図３ではこれらのアームが、横長で肉薄であるプレート状の形状を呈しているが、肉厚のものや棒状のもの、あるいは横長でないものなど、任意の形状とすることができる。
右リンク３の主アーム５と左リンク４の補助アーム７は、基材２の上端に位置する接合部９で双方のアームが重ねられて連結されている。なお図２では、接合部９において主アーム５の上に補助アーム７が重ねられているが、主アーム５と補助アーム７との間（基材２の軸方向）に隙間をあけて、防錆材や緩衝材あるいは潤滑材（補助アームの回転を円滑に促すもの）などを介装させることができる。
【００２３】
右リンク３の主アーム５は接合部９において、軸芯Ｃまわりの回転（基材２の軸芯Ｃを回転軸とする回転）が拘束されるように基材２と連結されている。この連結方法は、溶接などの手段を採用することができるが、回転が拘束されれば、他の方向（基材２の軸方向や軸角方向）は拘束されなくてもよく、連結手段も溶接には限らない。
【００２４】
左リンク４の補助アーム７は、接合部９において軸芯Ｃまわりの回転が自由であるように基材２と連結されている。この連結方法は、図４（ａ）に示すように、補助アーム７と主アーム５の先端に夫々所定の孔を設け、これらの孔にボルト１１を挿入するボルト形式やピンを挿入するピン形式を採用することができる。この場合、補助アーム７がボルト１１から抜けないようにナット１２とワッシャ１３で固定することが望ましく、ピン形式の場合も同様の抜け落ち防止を施すことが望ましい。
また、接合部９における補助アーム７の連結方法は、図４（ｂ）に示すようにせん断キー方式を採ることもできる。すなわち、主アーム５の上方に円筒状の突起１４を突設させてその突起１４部分に所定の孔を設け、補助アーム７の先端には突起１４が挿入できるだけの孔を設け、補助アーム７の先端孔に突起１４を嵌合させた状態で、せん断キー１５を突起１４の孔に嵌合させる。これにより、補助アーム７は主アーム５と回転自由に連結され、主アーム５と基材２が回転を拘束するように連結されているため補助アーム７は基材２とも回転自由に連結される。
【００２５】
右リンク３の補助アーム６と左リンク４の主アーム８は、基材２の下端に位置する接合部１０で双方のアームが重ねられて連結されている。なお図２では、接合部１０において主アーム８の下に補助アーム６が重ねられているが、主アーム８と補助アーム６との間（基材２の軸方向）に隙間をあけて防錆材や緩衝材あるいは潤滑材などを介装させることができる。
【００２６】
左リンク４の主アーム８は、基材２を起点として、同一リンク（左リンク４）内の補助アーム７と同方向に伸びている。また主アーム８は、接合部１０において、接合部９における右リンク３の主アーム５と同様、溶接その他の手段によって、軸芯Ｃまわりの回転が拘束されるように基材２と連結されている。
【００２７】
右リンク３の補助アーム６は、基材２を起点として、同一リンク（右リンク３）内の主アーム５と同方向に伸びている。また補助アーム６は、接合部１０において、接合部９における左リンク４の補助アーム７と同様、ボルト形式、ピン形式、せん断キー方式その他の手段によって、軸芯Ｃまわりの回転が自由であるように基材２と連結されている。
【００２８】
図２に示すように、右リンク３内で上下に対向配置された主アーム５と補助アーム６は、連結部９とは異なる位置（連結部９から離隔を設けた位置）で、アーム連動軸１６によって連結されている。これによって、主アーム５に軸芯Ｃまわりに回転させる力（図５の回転力ＦＲ）がはたらくと、それに伴って補助アーム６にも回転力ＦＲと同様の力が作用し、主アーム５と補助アーム６は連動して軸芯Ｃまわりに回転しようとする。また、補助アーム６に回転力ＦＲがはたらく場合も同様に、主アーム５と補助アーム６が連動して軸芯Ｃまわりに回転しようとする。
【００２９】
同様に、左リンク４内で上下に対向配置された主アーム８と補助アーム７は、右リンク３と同様に、連結部９とは異なる位置（連結部９から離隔を設けた位置）で、アーム連動軸１６によって連結されている。これによって、軸芯Ｃ回りの回転力（図５の回転力ＦＬ）が主アーム８又は補助アーム７のどちらか一方（両方の場合も同じ）に作用した場合、主アーム８又は補助アーム７は連動して軸芯Ｃまわりに回転しようとする。
【００３０】
なお、アーム連動軸１６と主アーム５、補助アーム６との連結、アーム連動軸１６と主アーム８、補助アーム７との連結は、ピン結合とすることも、ボルト結合や溶接による結合とすることもできる。
【００３１】
図５に示すように、ねじりダンパー１には、構造物１７に取り付けるための固定部材１８が備えられる。この固定部材１８は、構造物１７に取り付けるためのボルト類、ボルト孔などを持つ鋼製ブラケットとするなど、従来からあるものを利用することができる。この固定部材１８は、アーム連動軸１６でピン結合したり、直接アームに溶接固定したり、その他冶具を介してボルト固定するなどによって、ねじりダンパー１と回転自由にあるいは回転固定に取り付けられる。
【００３２】
（実施形態１の作用）
図５に基づいて、ねじりダンパー１が構造物１７に連結された場合の作用について説明する。
構造物１７に取り付けられたねじりダンパー１が、矢印ａ又はｂ方向に地震水平力を受けると、右リンク３と左リンク４は回転力を受ける。すなわち、右リンク３が矢印ａ方向に地震力を受けると反時計回りの回転力ＦＲを受け、矢印ｂ方向に地震力を受けると時計回りの回転力ＦＲを受ける。同様に、左リンク４が矢印ａ方向に地震力を受けると反時計回りの回転力ＦＬを受け、矢印ｂ方向に地震力を受けると時計回りの回転力ＦＬを受ける。
【００３３】
上記のとおり、ねじりダンパー１が取り付けられた二つの構造物１７が、固有振動数の相違などの理由から異なる方向（例えば一方が矢印ａ方向で、他方が矢印ｂ方向）に揺れると、右リンク３と左リンク４は異なる方向（時計回りと反時計回り）の回転力ＦＲ、ＦＬを受けることになる。
【００３４】
右リンク３が時計回りの回転力ＦＲを受けると、主アーム５と補助アーム６も同方向の回転力ＦＲを受けて、両アームは連動して同方向に回転しようとするが、主アーム５が基材２に回転力ＦＲを伝達するのに対して、回転自由に連結された補助アーム６は基材２に回転力ＦＲを伝達しない。
同様に、左リンク４が反時計回りの回転力ＦＬを受けると、主アーム８と補助アーム７も同方向の回転力ＦＬを受けて、両アームは連動して同方向に回転しようとするが、主アーム８が基材２に回転力ＦＬを伝達するのに対して、回転自由に連結された補助アーム７は基材２に回転力ＦＬを伝達しない。
【００３５】
すなわち右リンク３の主アーム５は、接合部９（図２の上端部）において基材２を時計回りに回転させようとし、左リンク４の主アーム８は、接合部１０（図２の下端部）において基材２を反時計回りに回転させようとする。このように、基材２の軸方向に離れた２箇所で異なる方向（時計回りと反時計回り）に回転力ＦＲ、ＦＬを加えることで、基材２にねじりが生じる。
【００３６】
このとき、右リンク３の主アーム５と補助アーム６は、アーム連動軸１６の効果で連動して（主アーム５に補助アーム６が添えられるように）回転しようとし、同じく左リンク４の主アーム８と補助アーム７は、アーム連動軸１６の効果で連動して（主アーム８に補助アーム７が添えられるように）回転しようとする。従来は、基材２の両端で主アーム５、８のみによって回転させようとするため、基材２に曲げやせん断力が発生していたが、本願発明のねじりダンパー１では補助アーム６（７）の存在が基材２の曲げを抑制し、主アーム５と補助アーム７（主アーム８と補助アーム６）の双方の力を打ち消しあうことで基材２へのせん断力も抑制するため、左右リンク３、４は構造物１７から受ける外力を効率的に回転力に変換することができる。
【００３７】
（実施形態１の使用例）
図６〜図９は、構造物の例として橋梁の上部構造、下部構造に本願発明のねじりダンパー１を取り付けたねじりダンパー連結構造を示す図である。
図６では、橋桁などの上部構造１９と橋脚や橋台などの下部構造２０との間にねじりダンパー１を取り付けており、ねじりダンパー１の取り付け方向は基材２の軸方向が橋軸直角方向であって水平方向（すなわちアームが橋軸方向の鉛直面となる方向）となるように配置されている。この場合ねじりダンパー１は、上部構造１９と下部構造２０の橋軸方向の相対変位を基材２のねじりに変換してエネルギーを吸収することが可能であり、上部構造１９と下部構造２０の鉛直方向の相対変位にも対応することができる。
【００３８】
図７でも同じく、上部構造１９と下部構造２０との間にねじりダンパー１を取り付けているが、図６とは異なり、ねじりダンパー１の取り付け方向が基材２の軸方向が鉛直方向（すなわちアームが橋軸方向の水平面となる方向）となるように配置されている。この場合ねじりダンパー１は、上部構造１９と下部構造２０の橋軸方向の相対変位を基材２のねじりに変換してエネルギーを吸収することが可能であり、上部構造１９と下部構造２０の橋軸直角方向の相対変位にも対応することができる。
【００３９】
図８では、上部構造１９と上部構造１９との間にねじりダンパー１を取り付けており、ねじりダンパー１の取り付け方向は基材２の軸方向が橋軸直角方向であって水平方向（すなわちアームが橋軸方向の鉛直面となる方向）となるように配置されている。この場合ねじりダンパー１は、両上部構造１９の橋軸方向の相対変位を基材２のねじりに変換してエネルギーを吸収することが可能であり、両上部構造１９の鉛直方向の相対変位にも対応することができる。
【００４０】
図９でも同じく、上部構造１９と上部構造１９との間にねじりダンパー１を取り付けているが、図８とは異なり、ねじりダンパー１の取り付け方向は基材２の軸方向が鉛直方向（すなわちアームが橋軸方向の水平面となる方向）となるように配置されている。この場合ねじりダンパー１は、両上部構造１９の橋軸方向の相対変位を基材２のねじりに変換してエネルギーを吸収することが可能であり、上両上部構造１９の橋軸直角方向の相対変位にも対応することができる。
【００４１】
ねじりダンパー１は、上部構造１９と下部構造２０との間、又は上部構造１９と上部構造１９との間に、基材２の軸方向が橋軸方向であって水平方向（すなわちアームが橋軸直角方向の鉛直面となる方向）となるような配置で取り付けることもできる。
この場合ねじりダンパー１は、上部構造１９と下部構造２０（又は上部構造１９と上部構造１９）の橋軸直角方向の相対変位を基材２のねじりに変換してエネルギーを吸収することが可能であり、上部構造１９と下部構造２０（又は上部構造１９と上部構造１９）の鉛直方向の相対変位にも対応することができる。
【００４２】
ねじりダンパー１は、図１０に示すように、双方の構造物１７にピン結合とするなど回転自由に取り付けることができる。この場合は、図に示す矢印方向に対応して相対変位を基材２のねじりに変換し、エネルギーを吸収することが可能である。
【００４３】
ねじりダンパー１は、図１１に示すように、一方の構造物１７にはピン結合など回転自由に取り付け、他方の構造物１７には回転を拘束するように取り付けることができる。この場合は、図に示す矢印２方向に対応して相対変位を基材２のねじりに変換し、エネルギーを吸収することが可能である。
【００４４】
（実施形態２）
本願発明のねじりダンパー及びねじりダンパー連結構造の他の実施形態を図１２に基づいて説明する。この実施形態は、右リンク３と左リンク４の夫々が三つのアームから構成されたねじりダンパーを説明するための実施形態であって、基本的手順は実施形態１と共通する。なお、ここでは右リンク３と左リンク４の夫々が三つのアームから構成されたねじりダンパーを説明しているが、四つ以上のアームで構成される場合も基本的な構造は同様である。
【００４５】
図１２に示すねじりダンパーも実施形態１と同様、基材２と右リンク３と左リンク４から構成されている。
基材２は、上段に分割基材２ａ、下段に分割基材２ａが重ねられて接合されたものである。また、右リンク３は三つのアームから、左リンク４も三つのアームから構成されている。
【００４６】
分割基材２ａには、上端に右リンク３の主アーム５が基材２の軸芯Ｃ（図２）まわりの回転が拘束されるように基材２と連結されており、下端に左リンク４の主アーム８が軸芯Ｃまわりの回転が拘束されるように基材２と連結されている。
分割基材２ｂも、分割基材２ａと同様、上端に右リンク３の主アーム５が軸芯Ｃまわりの回転が拘束されるように基材２と連結されており、下端に左リンク４の主アーム８が軸芯Ｃまわりの回転が拘束されるように基材２と連結されている。
【００４７】
分割基材２ａと分割基材２ｂが突合わされて接合される箇所（接合箇所２ｃ）で、二つの分割基材２ａ、２ｂは軸芯Ｃまわりの回転が相対的に自由となるように接合される。この接合方法としては、ボルト形式やピン形式などによって分割基材２ａと分割基材２ｂを直接接合する方法や、分割基材２ａの主アーム８と分割基材２ｂの主アーム５を回転自由となるように接合する方法や、分割基材２ａの主アーム８と分割基材２ｂ、又は分割基材２ａと分割基材２ｂの主アーム５とを回転自由となるように接合する方法がある。分割基材２ａと主アーム８、分割基材２ｂと主アーム５は、軸芯Ｃまわりの回転が拘束されるように連結されているため、分割基材２ａの主アーム８と分割基材２ｂ（分割基材２ａと分割基材２ｂの主アーム５）、あるいは主アーム５と主アーム８を回転自由に接合しても、結果的に分割基材２ａと分割基材２ｂとは、は軸芯Ｃまわりの回転が相対的に自由となるように接合される。
【００４８】
図１２では、分割基材２ａの主アーム８と、分割基材２ｂの主アーム５が、接合箇所２ｃで基材２の軸方向に重ねられて分割基材２ａと分割基材２ｂが接合されているが、主アーム８と主アーム５の間に、防錆材等を介装させる程度に隙間をあけて（接近させて）、分割基材２ａと分割基材２ｂが接合されてもよい。
また、図１２では分割２ａと分割２ｂの寸法や形状が、略同じものを用いているが、これらの形状、寸法、または材質が異なっているものでも構わない。
【００４９】
基材２の最上段に連結された主アーム５（分割基材２ａに連結された右リンク３の主アーム５）が連結された位置では、左リンク４の補助アーム７が、基材２の軸芯Ｃ（図２）まわりの回転が自由となるように基材２と連結されている。同様に、基材２の最下段に連結された主アーム８（分割基材２ｂに連結された左リンク４の主アーム８）が連結された位置では、右リンク３の補助アーム６が、軸芯Ｃまわりの回転が自由となるように基材２と連結されている。
【００５０】
右リンク３の主アーム５と左リンク４の補助アーム７とは、基材２ａの上端で双方のアームが重ねられて連結されている。なお図１２では、主アーム５の上に補助アーム７が重ねられているが、主アーム５と補助アーム７との間（基材２の軸方向）に隙間をあけて防錆材や緩衝材あるいは潤滑材などを介装させることができる。
【００５１】
同様に、右リンク３の補助アーム６と左リンク４の主アーム８は、基材２ｂの下端で双方のアームが重ねられて連結されている。なお図１２では、主アーム８の下に補助アーム６が重ねられているが、主アーム８と補助アーム６との間（基材２の軸方向）に隙間をあけて防錆材や緩衝材あるいは潤滑材などを介装させることができる。
【００５２】
右リンク３内で上下に対向配置された主アーム５、主アーム５、補助アーム６は、基材２から離隔を設けた位置で、アーム連動軸１６によって連結される。左リンク４内で上下に対向配置された補助アーム７、主アーム８、主アーム８も同様に、基材２から離隔を設けた位置で、アーム連動軸１６によって連結される。
【００５３】
リンクを構成するアームの数は４以上であってもよく、この場合、アームの数をｎとすると、ｎ−１の数の分割リンクが重ねられて基材２を構成することとなる。分割リンク同士が接合される夫々の接合箇所では、この接合箇所を挟んで右リンク３の主アーム５と左リンク４の主アーム８が隣接する。図１２に基づいて説明すると、主アーム５、８が夫々ｎ−１箇所、補助アーム６、７が１箇所、接合箇所２ｃがｎ−１箇所に設けられ、夫々の接合箇所２ｃでは、右リンク３の主アーム５と左リンク４の主アーム８の組み合わせでアームが連結されている。
【００５４】
図１２に示すねじりダンパーの作用を図に基づいて説明する。
右リンク３と左リンク４に夫々反対向きの回転力（軸芯ｃ回り）が作用すると、分割基材２ａ、２ｂにはねじりが生じる。すなわち、分割基材２ａは右リンク最上段の主アーム５と左リンク４の中段の主アーム８によってねじりが加えられ、分割基材２ｂは右リンク中段の主アーム５と左リンク４の最下段の主アーム８によってねじりが加えられる。分割基材２ａにねじりを加えるとき、右リンク３にとって中段の主アーム５と補助アーム６は補助アームの役割を持ち、左リンク４にとって最下段の主アーム８と補助アーム７は補助アームの役割を持つ。同様に、分割基材２ｂにねじりを加えるとき、右リンク３にとって最上段の主アーム５と補助アーム６は補助アームの役割を持ち、左リンク４にとって中段の主アーム８と補助アーム７は補助アームの役割を持つ。
【００５５】
（その他の実施形態）
本願発明のねじりダンパー及びねじりダンパー連結構造のその他の実施形態を説明する。この実施形態は、他のダンパー形状を説明するための実施形態であって、基本的手順は実施形態１及び実施形態２と共通する。
図１３のねじりダンパーは、二つの基材２の間に中央リンク２１を連結し、夫々の基材２に端部リンク２２を連結したものである。端部リンク２２は、基材２と連結していない端部において、アーム連動軸１６によってリンク内のアームが連結されている。なお、リンクの構成やアームの連結手段は、実施形態１又は実施形態２と同様である。
図１３のねじりダンパーは、端部アーム２２、中央アーム２１、端部アーム２２が直列につながれたものであるが、ねじりダンパーを端部アーム２２と２以上の中央アーム２１が直列につながれたものとしてもよい。
【００５６】
図１４のねじりダンパーは、四つの環リンク２３が環状につながれており、夫々の環リンク２３は両端で基材２とアーム連動軸１６によって連結されている。この環状につながれたねじりダンパーをさらに組み合わせたものでもよく、その場合、環状のねじりダンパー同士を連結する環リンク２３の端部は基材２とすることもできる。このように、一つの基材２には、二つのリンクを連結する場合に限らず、三つ以上のリンクを連結することもできる。
【００５７】
図１５のねじりダンパーは、基材２に連結される二つリンクの長さが異なる例であるが、長さだけでなく形状を変えたものでも、材質を変えたものでもよい。さらに、図１３〜図１５に示すねじりダンパーを種々組み合わせて使用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本願発明のねじりダンパー及びねじりダンパー連結構造は、橋梁の上部構造物や下部構造物に限られず、ビル等の建築構造物など、種々の構造物間の間に取り付けて応用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  ねじりダンパー
２  基材
２ａ  分割基材
２ｂ  分割基材
２ｃ  接合箇所
３  右リンク
４  左リンク
５  （右リンクの）主アーム
６  （右リンクの）補助アーム
７  （左リンクの）補助アーム
８  （左リンクの）主アーム
９  （上端の）接合部
１０  （下端の）接合部
１１  ボルト
１２  ナット
１３  ワッシャ
１４  突起
１５  せん断キー
１６  アーム連動軸
１７  構造物
１８  固定部材
１９  上部構造
２０  下部構造
２１  中央リンク
２２  端部リンク
２３  環リンク
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対する構造物の間に設置され、ねじりによるせん断塑性変形を生じることでエネルギーを吸収するダンパーであって、
ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材と、
基材軸芯を略回転軸とする回転力を、前記基材の所定位置に作用可能な正リンクと、
前記回転力とは反対回りの回転力を、正リンクの回転力作用位置から基材軸方向に離隔を設けた位置に作用可能な反リンクと、を備え、
前記正リンクは、この正リンクによる回転力作用位置で前記基材と回転固定に連結される主アームと、前記基材と回転自由に連結される補助アームとを有し、
前記反リンクは、この反リンクによる回転力作用位置で前記基材と回転固定に連結される主アームと、前記基材と回転自由に連結される補助アームとを有し、
前記正リンクの補助アームは、反リンクの主アームと基材軸方向に重ねられ又は接近して基材に連結され、
前記反リンクの補助アームは、正リンクの主アームと基材軸方向に重ねられ又は接近して基材に連結され、
正リンクの主アームと補助アームは、アーム上の基材連結位置から離隔を設けた位置で連結されることにより回転に対して連動し、
反リンクの主アームと補助アームは、アーム上の基材連結位置から離隔を設けた位置で連結されることにより回転に対して連動することを特徴とするねじりダンパー。
【請求項２】
請求項１記載のねじりダンパーにおいて、
ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材と、これに連結される正リンクと反リンクとを備え、
前記正リンク及び反リンクは、夫々、一の主アームと一の補助アームの二つのアームから構成され、
同一リンクを構成する二つのアーム同士は、アーム上の基材連結位置から離隔を設けた位置で連結されることを特徴とするねじりダンパー。
【請求項３】
請求項１記載のねじりダンパーにおいて、
基材は、ねじり変形が可能である筒状又は棒状の分割基材がその軸方向に二以上並べられたものであって、これら分割基材同士が基材軸芯を略回転軸とする回転が自由となるように接合されたものであり、
夫々の前記分割基材には、一の正リンクの主アームと、一の反リンクの主アームが連結され、
前記分割基材の接合部を挟んで隣接する二つのアームは、一方が正リンクの主アームで、他方が反リンクの主アームであり、
前記基材に連結された主アームのうち両端の主アームが連結される位置では、一端で正リンクの主アームと反リンクの補助アームが基材に連結され、他端で反リンクの主アームと正リンクの補助アームが基材に連結され、
同一リンクを構成する二以上の主アーム及び補助アームは、アーム上の基材連結位置から離隔を設けた位置で連結されることを特徴とするねじりダンパー。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のねじりダンパーにおいて、
ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材を二以上備え、
夫々の基材には、一又は二以上の正リンクと、一又は二以上の反リンクが連結されて、基材と基材の間が正リンク又は反リンクによって連結され、
同一リンクを構成する主アームと補助アームは、アーム上で二つの基材又は、一の基材と一のアーム連動軸によって連結されることによって、これらのアームが回転に対して連動することを特徴とするねじりダンパー。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のねじりダンパーにおいて、
ねじり変形が可能である筒状又は棒状の基材が、炭素鋼鋼管又は低降伏点鋼鋼管であることを特徴とするねじりダンパー。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のねじりダンパーにおいて、
構造物と取り付け可能な固定部材が、アーム連動軸、基材、主アーム、補助アームのうち一又は二以上に取り付けられたことを特徴とするねじりダンパー。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のねじりダンパーが、相対する一方の構造物と回転自由に連結され、他方の構造物と前記ねじりダンパーが回転自由又は回転固定に連結されて、
前記相対する構造物の間に前記ねじりダンパーが取り付けられたことを特徴とするねじりダンパー連結構造。
【請求項８】
請求項７記載のねじりダンパー連結構造において、
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のねじりダンパーが二以上、前記相対する構造物の間に取り付けられたことを特徴とするねじりダンパー連結構造。
【請求項９】
請求項７又は請求項８記載のねじりダンパー連結構造において、
相対する構造物が、橋梁の上部構造物、下部構造物であり、
ねじりダンパーの基材軸方向が、橋軸直角方向であって略水平方向、橋軸方向であって略水平方向、又は略鉛直方向となるように、
前記ねじりダンパーが、橋梁の上部構造物と下部構造物との間、又は橋梁の上部構造物と上部構造物との間に取り付けられたことを特徴とするねじりダンパー連結構造。